仿真驗(yàn)證的案例
【往年優(yōu)秀論文】基于S 參數(shù)模型的信號(hào)完整性仿真驗(yàn)證
摘 要：為了驗(yàn)證頻域S 參數(shù)模型在PCB 信號(hào)完整性時(shí)域仿真方面的有效性，給出了一種基于信號(hào)線S 參數(shù)模型的信號(hào)完整性仿真驗(yàn)證的方法并通過試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）測試PCB 信號(hào)線單端開路S 參數(shù)對ANSYS SIwave 軟件的PCB 走線S 參數(shù)模型結(jié)果進(jìn)行修正，利用高速示波器對ANSYS Designer 軟件的時(shí)域仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。對某電子控制器PCB 的仿真和測試表明，該仿真驗(yàn)證方法能夠比較有效地進(jìn)行信號(hào)完整性分析。
1. 引言
傳統(tǒng)的“樣機(jī)-測試-改進(jìn)-新樣機(jī)”式PCB 設(shè)計(jì)方法不僅耗時(shí)長、效率低、成本高，而且不能滿足產(chǎn)品快速更新?lián)Q代的需求，固有的設(shè)計(jì)理念在進(jìn)行高速復(fù)雜電路設(shè)計(jì)時(shí)顯得捉襟見肘。而如果能夠采用軟件進(jìn)行信號(hào)完整性（Signal Integrity，SI）仿真分析，不僅能夠直觀地觀測各類信號(hào)的性能指標(biāo)，還能有效地縮短研發(fā)周期、提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一次成功率。
廣義的信號(hào)完整性問題是指包括反射、串?dāng)_、時(shí)延、EMI、同步開關(guān)噪聲、地彈、軌道塌陷等在內(nèi)的所有影響信號(hào)質(zhì)量的因素及其表現(xiàn)。目前，信號(hào)完整性分析的主要集中在時(shí)域仿真分析方面，主要代表軟件有Cadence[3]
，HyperLynx等，但是時(shí)域仿真不能很好的評價(jià)電源地平面諧振、電源地阻抗等電源完整性問題，這時(shí)就需要引入頻域模型。
本文是在基于時(shí)域信號(hào)完整性仿真分析流程的基礎(chǔ)上，引入了信號(hào)線頻域S 參數(shù)模型，并給出了基于S 參數(shù)模型的信號(hào)完整性仿真驗(yàn)證流程。采用了ANSYS 公司的兩款電磁仿真軟件SIwave 及Designer 進(jìn)行信號(hào)完整性仿真分析，并通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）和高速示波器對相關(guān)仿真參數(shù)進(jìn)行了測試驗(yàn)證。
展開 振動(dòng)仿真的校核、驗(yàn)證與確認(rèn)（V&V）技術(shù)專題分享會(huì)圓滿落幕！
“振動(dòng)仿真的校核、驗(yàn)證與確認(rèn)（V&V）技術(shù)專題分享會(huì)”如期而至，本次研討會(huì)圍繞信威Sim&Ver仿真驗(yàn)證工具應(yīng)用和價(jià)值、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)驗(yàn)?zāi)＝鉀Q方案展開了深入的交流與探討。
接下來，由小編帶您一起回顧本次活動(dòng)的精彩內(nèi)容。
分享會(huì)現(xiàn)場
主題分享
PART1
信威Sim&Ver仿真驗(yàn)證工具應(yīng)用和價(jià)值
在重大裝備與工程研發(fā)、建設(shè)、服役過程中的可靠性和安全性評估等方面，數(shù)值模擬正發(fā)揮著越來越重要的作用。然而，目前在工程界，復(fù)雜結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬結(jié)果往往只能作為參考，很難直接基于數(shù)值模擬結(jié)果做出重大決策，決策仍主要依賴試驗(yàn)或?qū)＜遗袛唷Ｆ湓蛟谟冢瑢δ壳暗臄?shù)值模擬預(yù)測結(jié)果的有效性，并沒有對其置信度進(jìn)行有效的定性或定量評估。
安懷信虛擬樣機(jī)咨詢事業(yè)部技術(shù)總監(jiān)喻強(qiáng)介紹了仿真模型驗(yàn)證和確認(rèn)技術(shù)（V&V）的背景和內(nèi)涵、工業(yè)軟件布局、以及主要技術(shù)服務(wù)。V&V（Verification&Validation）技術(shù)關(guān)注數(shù)字模型在軟件實(shí)現(xiàn)過程中的誤差識(shí)別與消除，通過對比計(jì)算模型的仿真輸出和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，量化模型的精度。將V&V技術(shù)融入仿真運(yùn)行流程，能夠幫助用戶進(jìn)行精度驗(yàn)證，減少仿真建模的誤差。另外，還為來賓介紹了信威Sim&Ver仿真驗(yàn)證工具的定義和功能，分享了若干經(jīng)典案例，如設(shè)備艙熱仿真模型驗(yàn)證、機(jī)電伺服控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證等等。
展開 基于AMESim的AUV推進(jìn)系統(tǒng)建模和仿真驗(yàn)證
從仿真結(jié)果曲線可知, AUV實(shí)際航速分別能夠達(dá)到2.0 kn和3.0 kn的設(shè)定值, 但受到推進(jìn)電機(jī)功率限制, AUV實(shí)際能達(dá)到的最大航速為3.25 kn。快速性仿真驗(yàn)證了AUV推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果滿足最大航速3 kn的總體要求。
圖8 AUV運(yùn)動(dòng)速度曲線
3.2 AUV機(jī)槳匹配特性仿真驗(yàn)證
設(shè)計(jì)工況下AUV機(jī)槳匹配特性是指其在設(shè)計(jì)阻力特性下航行的推進(jìn)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能。供電電壓48 V, 改變AUV的設(shè)定航速值Vs, 仿真得到其推進(jìn)系統(tǒng)參數(shù)變化規(guī)律如表1所示。由表1可知, AUV在最大航速下推進(jìn)電機(jī)軸功率為174.0 W, 主機(jī)功率利用率較好; 當(dāng)AUV在設(shè)計(jì)工況下穩(wěn)定航行時(shí), 螺旋槳進(jìn)速系數(shù)為定值0.64, 螺旋槳效率為0.67, 螺旋槳工作狀態(tài)良好。表1的仿真數(shù)據(jù)驗(yàn)證了AUV機(jī)槳匹配情況較好。
表1 AUV機(jī)槳匹配特性仿真結(jié)果
非設(shè)計(jì)工況下AUV機(jī)槳匹配特性是指分析其阻力特性發(fā)生變化時(shí)推進(jìn)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。實(shí)際工程中, AUV動(dòng)力推進(jìn)艙段一般不做改動(dòng), 但會(huì)根據(jù)作業(yè)任務(wù)需要調(diào)整有效載荷艙段長度, 或者外掛儀器甚至拖曳設(shè)備, 這都會(huì)導(dǎo)致阻力的增加, 從而打破系統(tǒng)原來的靜態(tài)匹配狀態(tài)。將AUV總阻力系數(shù)CT分別增加10%、30%和50%, 先設(shè)定航速Vs為2.0 kn, 記錄仿真結(jié)果如表2所示, 可見隨著阻力的增加, 螺旋槳轉(zhuǎn)速增高、進(jìn)速系數(shù)減小, 螺旋槳效率降低。然后再設(shè)定航速Vs為3.25 kn, 記錄最大航速變化如表2所示, 可見AUV的最大航速隨阻力的增加而顯著減小。
展開 ANSYS官方 | PCB電磁兼容設(shè)計(jì)規(guī)則檢查與仿真驗(yàn)證
因此，SIwave專業(yè)PCB電磁兼容仿真工具從2019版開始增加了EMI Scanner。
EMI scanner功能包括：統(tǒng)一、并且可在不同設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)間重復(fù)使用的驗(yàn)證手段，防止驗(yàn)證過程變化或失控；適用于多團(tuán)隊(duì)協(xié)作，同時(shí)可以對第三方代工設(shè)計(jì)交付，可進(jìn)行品控，實(shí)現(xiàn)高效處理復(fù)雜的PCB設(shè)計(jì)；可以定制化EMC設(shè)計(jì)，用來收集和執(zhí)行企業(yè)自己的設(shè)計(jì)規(guī)則。
本次直播分享將會(huì)介紹PCB電磁干擾分析思路、SIwave軟件功能介紹以及新功能EMI Scanner的規(guī)則內(nèi)容、仿真驗(yàn)證規(guī)則檢查的準(zhǔn)確性以及操作演示等。助力用戶更深一步認(rèn)識(shí)板級(jí)的電磁兼容設(shè)計(jì)仿真。
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或者點(diǎn)擊報(bào)名：http://event.31huiyi.com/1728144044/index?c=jishulink
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ANSYS官方今晚直播 | PCB電磁兼容設(shè)計(jì)規(guī)則檢查與仿真驗(yàn)證
此外，仿真一般針對關(guān)鍵電路或高速電路，忽略了其他layout的設(shè)計(jì)缺陷，這也可能帶來的整個(gè)產(chǎn)品的EMC性能隱患。因此，SIwave專業(yè)PCB電磁兼容仿真工具從2019版開始增加了EMI Scanner。
EMI scanner功能包括：統(tǒng)一、并且可在不同設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)間重復(fù)使用的驗(yàn)證手段，防止驗(yàn)證過程變化或失控；適用于多團(tuán)隊(duì)協(xié)作，同時(shí)可以對第三方代工設(shè)計(jì)交付，可進(jìn)行品控，實(shí)現(xiàn)高效處理復(fù)雜的PCB設(shè)計(jì)；可以定制化EMC設(shè)計(jì)，用來收集和執(zhí)行企業(yè)自己的設(shè)計(jì)規(guī)則。
本次直播分享將會(huì)介紹PCB電磁干擾分析思路、SIwave軟件功能介紹以及新功能EMI Scanner的規(guī)則內(nèi)容、仿真驗(yàn)證規(guī)則檢查的準(zhǔn)確性以及操作演示等。助力用戶更深一步認(rèn)識(shí)板級(jí)的電磁兼容設(shè)計(jì)仿真。
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展開 行業(yè)應(yīng)用方案 | 面向無人駕駛感知系統(tǒng)的仿真驗(yàn)證技術(shù)
Ansys為面向L3+的自動(dòng)駕駛應(yīng)用提供了一系列可擴(kuò)展的面向高級(jí)自動(dòng)駕駛功能設(shè)計(jì)、開發(fā)和測試驗(yàn)證的工具和系統(tǒng)平臺(tái)，針對目前難度較大的感知系統(tǒng)仿真驗(yàn)證，Ansys提供高精度的物理傳感器、三維環(huán)境與駕駛仿真能力，從而縮短自動(dòng)駕駛的測試周期和巨大的路試花費(fèi)。
行業(yè)應(yīng)用方案 | 面向無人駕駛感知系統(tǒng)的仿真驗(yàn)證技術(shù)
Ansys為面向L3+的自動(dòng)駕駛應(yīng)用提供了一系列可擴(kuò)展的面向高級(jí)自動(dòng)駕駛功能設(shè)計(jì)、開發(fā)和測試驗(yàn)證的工具和系統(tǒng)平臺(tái)，針對目前難度較大的感知系統(tǒng)仿真驗(yàn)證，Ansys提供高精度的物理傳感器、三維環(huán)境與駕駛仿真能力，從而縮短自動(dòng)駕駛的測試周期和巨大的路試花費(fèi)。
行業(yè)應(yīng)用方案 | 面向無人駕駛感知系統(tǒng)的仿真驗(yàn)證技術(shù)
所以對于L3+的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，其感知和控制決策就變的尤為重要，這更加需要極大關(guān)注感知系統(tǒng)的能力，對傳感器的布置、性能、感知算法等都需要進(jìn)行充分的設(shè)計(jì)驗(yàn)證。
但是當(dāng)前傳統(tǒng)的實(shí)車路試等測試手段已經(jīng)難以在有限的時(shí)間內(nèi)覆蓋自動(dòng)駕駛汽車所有可能的運(yùn)行場景，AI的應(yīng)用又急劇擴(kuò)大了對測試場景規(guī)模的要求，尤其是現(xiàn)實(shí)中偶有發(fā)生而又會(huì)對駕駛造成極大安全隱患的邊緣場景更加考驗(yàn)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的感知和決策控制。數(shù)字化的仿真正是目前解決自動(dòng)駕駛測試技術(shù)場景覆蓋度這一難題的有效手段，通過快速便捷的場景和駕駛仿真技術(shù)，可以幫助用戶在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模多場景的仿真測試驗(yàn)證，從而讓仿真從真正意義上加速整體測試開發(fā)流程。
Ansys解決方案
Ansys為面向L3+的自動(dòng)駕駛應(yīng)用提供的基于物理的傳感器與駕駛仿真技術(shù)可以有效的構(gòu)建一套高保真的自動(dòng)駕駛仿真體系，包括面向功能安全和SOTIF的安全性分析平臺(tái)、傳感器部件設(shè)計(jì)與仿真工具、面向感知算法的魯棒性測試等，從而將仿真技術(shù)真正應(yīng)用到自動(dòng)駕駛汽車的測試驗(yàn)證中。
展開 一文了解面向無人駕駛感知系統(tǒng)的仿真驗(yàn)證技術(shù)
所以對于L3+的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，其感知和控制決策就變的尤為重要，這更加需要極大關(guān)注感知系統(tǒng)的能力，對傳感器的布置、性能、感知算法等都需要進(jìn)行充分的設(shè)計(jì)驗(yàn)證。
但是，當(dāng)前傳統(tǒng)的實(shí)車路試等測試手段已經(jīng)難以在有限的時(shí)間內(nèi)覆蓋自動(dòng)駕駛汽車所有可能的運(yùn)行場景，AI的應(yīng)用又急劇擴(kuò)大了對測試場景規(guī)模的要求，尤其是現(xiàn)實(shí)中偶有發(fā)生而又會(huì)對駕駛造成極大安全隱患的邊緣場景更加考驗(yàn)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的感知和決策控制。數(shù)字化的仿真正是目前解決自動(dòng)駕駛測試技術(shù)場景覆蓋度這一難題的有效手段，通過快速便捷的場景和駕駛仿真技術(shù)，可以幫助用戶在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模多場景的仿真測試驗(yàn)證，從而讓仿真從真正意義上加速整體測試開發(fā)流程。
Ansys為面向L3+的自動(dòng)駕駛應(yīng)用提供的基于物理的傳感器與駕駛仿真技術(shù)，可以有效的構(gòu)建一套高保真的自動(dòng)駕駛仿真體系，包括面向功能安全和SOTIF的安全性分析平臺(tái)、傳感器部件設(shè)計(jì)與仿真工具、面向感知算法的魯棒性測試等，從而將仿真技術(shù)真正應(yīng)用到自動(dòng)駕駛汽車的測試驗(yàn)證中。
展開 華大九天潛心力作，異構(gòu)仿真助力設(shè)計(jì)驗(yàn)證再加速
（華大九天產(chǎn)品路線規(guī)劃）
（本次華大九天發(fā)布三款新產(chǎn)品）
近年來，隨著工藝進(jìn)入FinFet時(shí)代，AI、IoT、5G等設(shè)計(jì)迎來了爆發(fā)，但如何應(yīng)對先進(jìn)工藝和復(fù)雜設(shè)計(jì)帶來的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，特別是因?yàn)橄冗M(jìn)工藝和低功耗設(shè)計(jì)帶來的巨大的設(shè)計(jì)驗(yàn)證挑戰(zhàn)，這要求作為芯片設(shè)計(jì)支撐的EDA軟件必須從設(shè)計(jì)方法、核心算法和算力支撐等多方面進(jìn)行創(chuàng)新。
隨著設(shè)計(jì)規(guī)模的不斷膨脹，加之先進(jìn)工藝帶來的復(fù)雜效應(yīng)，使得模擬電路的仿真驗(yàn)證、特別是后仿真驗(yàn)證，成為了制約模擬設(shè)計(jì)發(fā)展的主要瓶頸。就此設(shè)計(jì)難題，華大九天潛心研發(fā)，重磅發(fā)布了GPU-Turbo模擬電路異構(gòu)仿真系統(tǒng)Empyrean ALPS- GT。
ALPS-GT是全球首款模擬電路異構(gòu)仿真系統(tǒng)，在這個(gè)產(chǎn)品中融合了華大九天獨(dú)創(chuàng)的GPU-Turbo Smart Matrix Solver（SMS-GT）技術(shù)，可大幅度縮短后仿驗(yàn)證時(shí)間，尤其是底層矩陣的仿真時(shí)間。
(模擬仿真算法對異構(gòu)架構(gòu)的適用性分析)
據(jù)華大九天副總經(jīng)理董森華介紹，ALPS-GT異構(gòu)仿真系統(tǒng)首個(gè)商用版本將于2018年底正式發(fā)布，第一代異構(gòu)仿真系統(tǒng)將大規(guī)模電路后仿真性能提升5-10倍，第二個(gè)商用版本預(yù)計(jì)2019推出，后仿真性能可提升到10倍以上。同時(shí)，華大九天將會(huì)進(jìn)一步拓展異構(gòu)仿真技術(shù)的應(yīng)用場景，開發(fā)更多基于異構(gòu)仿真技術(shù)的產(chǎn)品。
將技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，再將產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為商品，從來都不是一件容易的事。如何讓市場接受新的產(chǎn)品？
按照董森華的說法，面對算力要求的大幅度提升，模擬仿真需要探索出一條新路來滿足未來集成電路的發(fā)展，而異構(gòu)仿真的出現(xiàn)是EDA行業(yè)為適應(yīng)新的發(fā)展趨勢而做出的一次大膽探索。
展開 渦旋壓縮機(jī)轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)動(dòng)平衡設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證
圖7 平衡鐵Ⅰ質(zhì)心速度
圖8 平衡鐵Ⅱ質(zhì)心速度
各參數(shù)計(jì)算出平衡鐵Ⅰ的離心力仿真結(jié)果 F1s =26 016 N；由圖 8 獲得平衡鐵Ⅱ質(zhì)心速度幅值 v2=25.46 m/s，同樣的方法，計(jì)算出平衡鐵 Ⅱ的離心力仿真結(jié)果 Fs2=15 557 N。由上可知：F1s >Fs2，可見，在對轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)平衡配重設(shè)計(jì)時(shí)，基面Ⅰ位置平衡鐵抵消的分解力顯然更
大。
3.3 誤差分析
根據(jù)動(dòng)平衡理論，將設(shè)計(jì)參數(shù) m1，m2，r，ω， L，L1 及 L2 分別代入式（3）和（4），計(jì)算出平衡 鐵Ⅰ和Ⅱ的離心慣性力設(shè)計(jì)值：F1=25 914 N，F(xiàn)2= 15 548 N。為了驗(yàn)證動(dòng)平衡設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，對離心力設(shè)計(jì)值 F1 和仿真值 F1s 進(jìn)行誤差分析。按照式（8）計(jì)算出平衡鐵Ⅰ的設(shè)計(jì)誤差 Δ1=0.39%，同樣的方法計(jì)算出平衡鐵Ⅱ的設(shè)計(jì)誤差 Δ2=0.06%。誤差產(chǎn)生的原因，主要是由于建模和仿真過程未考慮零部件的柔性形變，這也是 ADAMS/View 多剛體動(dòng)力學(xué)仿真的局限所在。
分析誤差計(jì)算結(jié)果可知，動(dòng)平衡理論設(shè)計(jì)值與動(dòng)力學(xué)仿真值之間的誤差（Δ1、Δ2）非常之小，誤差范圍僅在 0.06%~0.39% 之間。根據(jù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)，機(jī)械設(shè)計(jì)誤差在實(shí)際當(dāng)中是難以避免的，而這種極小誤差是符合機(jī)械精度設(shè)計(jì)要求的。通過誤差分析，驗(yàn)證了渦旋壓縮機(jī)轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性，說明動(dòng)平衡理論計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確、設(shè)計(jì)方案合理可行。
4 結(jié)語
工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐表明，高速轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)必須具備良好的動(dòng)平衡性能。
展開 
高校自動(dòng)駕駛研究新基建：“實(shí)測 - 仿真” 一體化數(shù)據(jù)采集與驗(yàn)證平臺(tái)
（1）提供一鍵式自動(dòng)標(biāo)定流程
（2）基于PCA的運(yùn)動(dòng)方向智能估計(jì)
（3）投影和高度數(shù)據(jù)自動(dòng)修正
（4）質(zhì)量可量化的標(biāo)定評估體系
三、方案成效
通過本項(xiàng)目的實(shí)施，該平臺(tái)成功構(gòu)建了一個(gè)面向高校的標(biāo)準(zhǔn)化智能駕駛實(shí)訓(xùn)與科研驗(yàn)證基礎(chǔ)設(shè)施。，客戶在科研與教學(xué)層面獲得了顯著收益：
1、科研效率提升
獲取高精度時(shí)間同步的多傳感器原始數(shù)據(jù)
支持低延時(shí)在線監(jiān)測，減少無效采集與重復(fù)外場測試
2、測試成本與風(fēng)險(xiǎn)顯著降低
危險(xiǎn)與長尾工況可通過數(shù)字孿生方式反復(fù)驗(yàn)證
顯著減少高風(fēng)險(xiǎn)實(shí)車測試帶來的安全與合規(guī)壓力
3、教學(xué)資源標(biāo)準(zhǔn)化與復(fù)用
“實(shí)測—仿真”雙向聯(lián)動(dòng)平臺(tái)可直接用于課程教學(xué)
支撐多屆學(xué)生、多個(gè)課題組共享同一驗(yàn)證體系
客戶評價(jià)：康謀并沒有給我們一套“黑盒式”系統(tǒng)，而是和我們一起把數(shù)據(jù)采集、時(shí)間同步和仿真驗(yàn)證的關(guān)鍵問題拆解清楚。這套平臺(tái)既能直接用于科研項(xiàng)目，也非常適合教學(xué)使用，為我們后續(xù)的算法研究和課程建設(shè)提供了長期價(jià)值。
展開 常規(guī)巖土力學(xué)試驗(yàn)主應(yīng)力組成分析與疲勞仿真驗(yàn)證
完成上述計(jì)算后，以巖土力學(xué)試驗(yàn)中的有限元仿真試驗(yàn)為例，進(jìn)行主應(yīng)力分布特點(diǎn)的具體分析[5]。在此過程中，采用數(shù)值計(jì)算的方式，進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)中相關(guān)數(shù)值的模擬，計(jì)算過程中，可按照表1，設(shè)定巖土力學(xué)試驗(yàn)中巖土材料樣件對應(yīng)有限元模型的技術(shù)參數(shù)。
表1 巖土力學(xué)試驗(yàn)中巖土材料樣件對應(yīng)有限元模型的技術(shù)參數(shù)
研究過程中，進(jìn)行建立帶模板與不帶模具的仿真結(jié)構(gòu)模型，將兩個(gè)模型標(biāo)注為(1)、(2)，對樣件的底部節(jié)點(diǎn)施加全約束，將其頂部與豎向垂直方向發(fā)生耦合，在頂部的中心節(jié)點(diǎn)位置，施加一個(gè)垂直向下的作用力，將其作為主應(yīng)力，構(gòu)件的主應(yīng)力分布如圖2所示。
圖2 主應(yīng)力分布云圖
2 疲勞仿真驗(yàn)證
2.1 建立疲勞仿真計(jì)算模型
通過上文試驗(yàn)獲得主應(yīng)力組成，將其大致分為三個(gè)部分，分別為：單軸貫入中的純壓分布、雙軸貫入中的純拉分布和純剪中的拉壓復(fù)合應(yīng)力組成。結(jié)合上述得到的主應(yīng)力組成方式下的疲勞荷載仿真算例，實(shí)現(xiàn)對研究試件在疲勞荷載方式下的主應(yīng)力分布情況分析。該計(jì)算實(shí)例是一種以拉、剪、壓為交變應(yīng)力的彈塑性材料為研究對象，以有限元方法模擬其疲勞加載特性。具體如圖3所示。
圖3 疲勞仿真計(jì)算模型
該模型是一種長方體，其長為101 mm，寬為50mm，厚度為50 mm。該疲勞仿真計(jì)算模型的彈性模量設(shè)置為2.03×105MPa，泊松比設(shè)置為0.2。在進(jìn)行疲勞仿真的過程中，將模型的邊界條件設(shè)置為：左半邊上、下表面的節(jié)點(diǎn)Y向限制，左頂面X向連接，右半邊上、下表面的節(jié)點(diǎn)Y向連接。在施加力時(shí)，設(shè)計(jì)對左部頂面一個(gè)恒定壓力或拉力，即將模型X軸正向或負(fù)向作為施壓方向。在模型右部地面按照時(shí)間的變化重復(fù)施加沿Y軸方向的推力，該力為剪切力。按照上述操作循環(huán)加載，實(shí)現(xiàn)對研究試件疲勞荷載的施加。圖4為疲勞仿真計(jì)算模型加載方式示意。
展開 下午直播 | Ansys面向感知系統(tǒng)的仿真驗(yàn)證技術(shù)
Ansys 基于物理的傳感器仿真可以實(shí)現(xiàn)高精度攝像頭，激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)實(shí)時(shí)仿真，幫助用戶加速高等級(jí)自動(dòng)駕駛功能開發(fā)需求。
數(shù)字孿生 | 東芝利用仿真技術(shù)加速汽車半導(dǎo)體驗(yàn)證流程
該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，MBD技術(shù)不僅可以為此類設(shè)計(jì)難題提供解決方案，同時(shí)還可以在制作原型之前加速驗(yàn)證流程。為了開發(fā)Accu-ROM仿真技術(shù)，東芝選擇了Twin Builder，這是一種開放式解決方案，有助于工程師利用混合分析創(chuàng)建基于仿真的數(shù)字孿生，混合分析是一套將物理和數(shù)據(jù)相結(jié)合的機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）工具。
特別是，降階模型（ROM）功能使該團(tuán)隊(duì)能夠根據(jù)其他Ansys工具求解的結(jié)果生成尺寸縮小的模型。此外，將這些模型輕松連接到Twin Builder的功能是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)仿真的重要部分。
東芝半導(dǎo)體研發(fā)中心封裝解決方案技術(shù)開發(fā)部研究員Motochika Okano博士表示：“Ansys Twin Builder滿足了我們解決問題的需求，因?yàn)樗梢耘c其他Ansys工具結(jié)合使用，以構(gòu)建將電氣、熱和機(jī)械單元考慮在內(nèi)的系統(tǒng)仿真，同時(shí)，它還可以讀取通用格式，例如以集成電路為重心的仿真程序（SPICE）和用于模擬和混合信號(hào)的超高速集成電路硬件描述語言（VHDL-AMS）。”
Twin Builder 使用 Ansys 結(jié)構(gòu)、流體、電磁和半導(dǎo)體等產(chǎn)品生成的降階模型 (ROM) 來對各類應(yīng)用進(jìn)行建模，包括機(jī)械裝配體、熱網(wǎng)絡(luò)、電磁致動(dòng)器和信號(hào)完整性
該團(tuán)隊(duì)還依靠Twin Builder用類似的系統(tǒng)級(jí)方法來設(shè)計(jì)EPS系統(tǒng)。當(dāng)使用傳統(tǒng)方法或單個(gè)物理仿真驗(yàn)證單元時(shí)，設(shè)計(jì)往往比較局限，側(cè)重于非常具體的條件，并在該條件范圍內(nèi)進(jìn)行驗(yàn)證。
或者，通過在系統(tǒng)級(jí)使用多物理場仿真，他們可以同時(shí)仿真電氣和機(jī)械系統(tǒng)等多個(gè)單元。這意味著驗(yàn)證可以在實(shí)際運(yùn)行中產(chǎn)生的載荷下實(shí)時(shí)進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)更大程度的優(yōu)化。
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